锐意自控|在线烟气分析仪在消除干扰气体对二氧化硫检测结果影响中的应用

　　目前主流的SO2浓度检测方法有电化学法和非分散红外吸收法等。之所以测量固定污染源中SO2的含量，是为了确定污染源的污染程度。但是由于SO2本身物质性质和化学性质，烟气中SO2的检测分析对于外界环境、取样装置、检测装置的要求较高。常见的SO2检测方法中存在一定的问题，本文针影响SO2检测结果的主要因素：取样流量、样气湿度、干扰气体等问题进行了详细分析，并提出了相应解决方案。

　　1、取样流量影响

　　烟气进入烟道后由于风机的作用，导致烟道内烟气压力发生变化：处于风机之前的烟道产生负压，当风机功率较高时，甚至产生高负压；处于风机之后的烟道则产生正压。

　　在现场监测中，由于受到各种条件的限制，我们常常不得不将采样位置选在风机前这些产生负压的烟道处。这时，用标定合格的电化学类烟气分析仪器抽取烟道内烟气进行浓度测定的过程中，会遇到烟道内负压对仪器形成的“反抽力”，造成进入仪器的烟气流量变少，从而导致烟气的监测浓度值比烟气实际浓度值偏低，烟道负压很高时甚至完全抽不出气，使监测浓度值接近为0。

　　其次，国家环境监测总站《火力发电建设项目竣工环境保护验收监测技术规范》中也特别指出：定位电解法监测仪器对采样流量要求甚严，监测数据的显示与采样流量的变化成正比，当仪器采样流量减小时（如烟道负压大于仪器抗负压能力），监测数据会明显变小，在使用时为了减少测定误差，仪器的工作流量应与标定（校准）时的流量相等。

　　因此，采样流量的变化会严重影响烟气分析仪器准确性，在监测过程中，应时刻注意采样流量的变化，确保仪器的采样流量与标定流量一致。为解决高负压的影响，可通过提高采样泵的负载能力，增大采气量，进而保证进入传感器前的烟气流量和压力，提高烟气预处理系统的抗负压能力。若负压过大，烟气分析仪器无法提供足够的采气量，也可更换监测点位，选择在增压风机后端进行取样检测。

　　2、样气湿度影响

　　一般在不采用湿法脱硫的烟道气含湿量不超过3%，而采用湿法脱硫后的烟气含湿量往往大于5%，如果脱硫设备脱水不好，烟气含湿量可高达12%。高含湿量的烟气进入取样管路后，由于温度下降超过露点温度，取样管路将产生冷凝水，并会吸收一部分烟气中的SO2，导致进入传感器的SO2浓度降低，造成监测结果出现负偏差甚至无。具体影响如下：

　　1）含SO2气体通过一定量水体积后，气体中SO2的一部分总要被溶解吸收，表现在测量系统的当量响应时间从数分钟延长到数十分钟，测量误差严重拓展。

　　2）当含SO2的气体通过管壁附着水滴的导气管时，也会因SO2被水吸收使测量系统的响应时间延长，所测量的浓度值偏低。

　　3）测量系统当量响应时间与系统中的含水量成正比，并随烟气中SO2浓度的降低而延长。

　　在实际测量过程中必须采取响应措施，或者在烟气取样探头的后部安装相应的装置，脱除水蒸汽，或在探头到分析仪器之间的管路上装伴热线，保证样气温度始终处于零点以上，而不发生水凝结，然后依靠分析仪器的内部装置快速除水。

　　3、干扰气体影响

　　影响SO2检测结果的干扰气体主要有HF,H2S,NH3,NO2,CO，其中CO对SO2检测结果的干扰Zui大。关于CO气体对SO2传感器的正干扰，国外传感器技术说明书指出：在300ppm(375mg/m³)CO标气作用下，SO2输出“交叉干扰”值小于5ppm(14mg/m³)。但在固定污染源排放烟气中，CO的含量往往大于375mg/m³，甚至远远大于375mg/m³。从大量检测数据中得知：有的CO浓度超过1000mg/m³。在这种情况下，由于CO的存在会导致SO2传感器显示的浓度比实际值增加，不能忽略不计。同时，有研究表明：

　　1）在锅炉废气测定过程中，CO气体的存在会使电化学法对SO2的检测结果偏高。

　　2）CO对SO2浓度测试的影响值是正值，影响率在3%左右。即在相同CO气体浓度情况下，SO2气体浓度越低，检测结果受影响越大；在相同SO2气体浓度情况下，CO浓度越高，对SO2测定结果影响越大。

　　3）在实际应用监测过程中，遇到高浓度CO气体存在的情况下，应采用非分散红外吸收法的烟气分析仪器；不能电化学的烟气分析仪器，以防止因CO气体的存在导致监测结果失真。

　　因为CO的红外吸收波长在4.6μm附近，而SO2的红外吸收波长在7.3μm附近，采用非分散红外吸收法检测烟气中SO2浓度时，烟气中CO的浓度高低对SO2红外吸收并无影响，故而并不影响SO2检测结果。

图1.各种气体组分的红外吸收光谱图

　　非分光红外吸收法根据其核心部件红外传感器根据应用特点的不同，又可分为双光束、微流、微音器等不同类型，而在固定污染源监测系统中被大量使用的是微流红外传感器，如湖北锐意自控系统有限公司研发生产的低量程在线型烟气分析仪Gasboard-3000Plus就采用了微流红外气体分析技术。

　　微流红外气体分析技术基于红外吸收光谱特性，以及非单元素的极性气体分子在中红外(2.5～25μm)波段存在着分子振动能级的基频吸收谱线原理，利用SO2对红外光的吸收特性，首先在相互连通的双层结构气室中填充SO2等气体，使得前后气室吸收特定的红外光后发生差异性膨胀，并在连通的前后气室中会产生十分微小的流动，然后通过一个高精度的微流量气体传感器进行检测，由于红外光源是交替调制的，所以微流量作为一个交流电压信号，经处理后可准确测量并显示出SO2的体积浓度。

图2.微流红外探测器

　　此外，Gasboard-3000Plus采用隔半气室设计，由测量室与参考气室组成。隔半气室设计让参考气室与测量气室共用一个光源和传感器，即使测量环境变化影响了基准零点，检测仪器仍可感知这个变化量，从而降低了环境变化对测量结果的影响，减小零点漂移，准确度更高。

图3.隔半气室设计原理

　　无论是哪种检测方法，SO2的浓度检测结果或多或少都会受到取样流量、样气湿度和干扰气体的影响，采用相应的干扰修正方案，能在一定程度上减少影响因素的干扰，获得较为准确的检测结果。但非分散红外吸收法在消除干扰气体影响上对比电化学法有较大技术优势，具有较高的稳定性与准确性。

　　（来源：工业过程气体监测技术）